贴装头动作原理

貼裝頭動作原理目錄一.貼裝頭主要功能二.組成結構單元三.運動控制分析一.貼裝頭主要功能1.1基本功能1.2其他功能在SONY貼片機組成機構里面﹐貼裝頭是一個非常重要的部件﹔他的主要功能是將交換台車上Cassette或BULK（散裝）元器件通過真空吸附作用原理吸著到吸嘴上﹔再使用貼裝頭上的零件相機對吸嘴上的元器件中心偏距和偏角進行識別﹐并使用XY軸及RN軸將偏距和偏角矯正過來﹔最后貼裝頭在電磁操縱杆推動吸嘴閥作用下﹐吸嘴上元器件被吹放著PCB板上﹔下圖表示的是貼裝頭一個工作循環的示意圖。吸片校正吹片1.1基本功能1.2其他功能除了具備以上三個功能（吸片､校正､吹片）外﹐貼裝頭還可以對剛裝入的PCB板定位孔進行識別﹐以便對PCB進行定位﹔對PCB上的要貼片區和已經貼片的元器件也可判別其正确性﹐等等。二.組成結構單元2.1貼裝頭組成單元一覽表2.2貼裝頭結构示意圖2.1貼裝頭組成單元一覽表吸嘴﹕NOZZLE12個吸嘴機械閥VALVE12個集合管﹕1個正壓系統﹕1套負壓（真空）系統﹕VACUUM1套電子照相機﹕PARTS､PCB､PICHUP3個光源﹕PARTS､PCB､PICHUP3個處理部件﹕板卡2個触發函數﹕PARTS､PCB､PICHUP3個位移函數﹕X､Y､H轉角函數﹕RT､RN貼著函數﹕吹氣函數PU-UPPER吸片函數PU-LOWER原點檢測函數﹕H､RT､RN吸嘴導向檢測函數﹕RTD元器件吸著檢測函數﹕NO-d吸嘴閥操縱杆回位檢測函數﹕上幹檢測函數﹕PU-UPPER-d下杆檢測函數﹕PU-LOWER-dH向上下限檢測函數﹕上檢測函數﹕H-CCW下檢測函數﹕H-CW伺服電機：RT、RN、H3個編碼器：RT、RN、H、RTD4個電磁鐵﹕upper､lower2個光電傳感器8個RT-org､RN-org､H-org､原點檢測H-cw､H-ccw､極限位置檢測、NO-d､吸嘴NOZZLE感知PU-UPPER-d､電磁鐵上推杆位置檢測PU-LOWER-d電磁鐵下推杆位置檢測同步齒帶傳動﹕2套齒輪傳動﹕直齒圓錐齒輪1套齒輪齒條1套直線導軌﹕1套吸嘴套件：（NOZZLE)12套气動圖像軟件電子機械2.2貼裝頭結构示意圖螺帽外軸鋼球小齒輪H2x2.5T=0.03mm間隙器彈簧壓環螺環2個壓縮管狀彈簧內軸鋼球壓縮管狀彈簧“O＂環過濾器吸嘴同步帶輪傳動H軸傳感架操縱杆Ass＇y吸嘴切換閥推杆操縱杆Ass＇y吸嘴切換閥推杆RT軸馬達RN軸馬達零件相機H軸頭部主體照板相機光源零件相機光源吸嘴NOZZLE三、運動控制分析3.1運動參數3.2XY運動控制分析3.3H軸運動控制分析3.4RT運動控制分析3.5RN運動控制分析3.6VAC運動控制分析3.1運動參數3.1.1運動參數總匯X軸､Y軸､H軸､Rt軸､Rn軸､VAC(PUu､PUl､Ps､Pm)真空推桿､FF(FeederFront)軸､FR(FeederRear)軸､CV（conveyer)3.1.2X､Y､H､Rt、Rn為了滿足貼片的需要﹐貼裝頭上的吸嘴運動要有五個自由度﹐他們分別是XY的水平平面運動､吸嘴的垂直上下運動H､12個貼裝頭的換位旋轉運動Rt､吸嘴本身的矯正偏角的旋轉運動Rn。這是度量吸嘴位置的五個坐標變量（詳見右圖）。吸嘴運動示意圖HXYRNRTββ16°β19°公轉自轉3.1.3VAC（PUu､PUl､Ps､Pm）吸嘴切換閥上推杆運動﹕PUu吸嘴切換閥下推杆運動﹕PUl吸嘴元器件的吸片運動﹕Ps吸嘴元器件的吹片運動﹕Pm吸嘴吹片吸片PsPmPUuPUl3.1.4FF､FR供料器驅動機構﹕FF､FR3.2XY運動控制分析實現吸嘴的平面運動X軸運動示意圖詳見《貼片機XY軸與軌道部原理分析》3.33.3HH軸軸運動控制分析運動控制分析3.3.1功能﹕實現吸嘴的垂直運動吸嘴的測定高度為14﹒3±0﹒1mm﹐其實際值大小來源于厚度相机對貼片測量數值Δ的大小﹒假定14﹒3是測定基准數值﹐計算公式如下﹕H=14.3+Δ舉例﹕假如一個貼片電阻﹐由于制造誤差﹐導致高度比通常大0.1mm﹐則Δ=0.1﹐H=14.3+（-Δ）=14.2（mm）HH軸運動示意圖3.3.2構成﹕H軸構成詳見H軸運動示意圖。H軸系統主要由﹕軟件､電子､機械三個部分組成﹐各個組件敘述如下表。位移函數﹕H檢測函數﹕Fz原點檢測﹕ORG上极限檢測﹕H-CCW下极限檢測﹕H-CW伺服電机﹕ACSERVOMOTORSGMAH－01AAA21HYASKAWAELECTRIC3000r/min﹐30to750W﹐(10Sizes)編碼器﹕驅動器﹕SGDS-01A01AR200V，YASKAWAELECTRIC光電傳感器﹕PM-L24SUNX3個日本神视PM马蹄形精度﹕μ級（0﹒001）原點檢測H-org極限位置檢測H-ccw､H-cw齒輪齒條傳動﹕1套齒輪m=0.5﹐z=40B=6齒條m=0.5﹐z=17B=6微型直線导轨﹕LM-GUIDERSR7MUU+60LM,THK長度＝60mm1套內軸套件﹕INNERSHAFT外經D=4mm12套外軸套件﹕OUTERSHAFT內經d=4mm12套軟件電子機械H軸組成單元一覽表H軸結構圖3.3.3控制原理在模擬調解系統中﹐PID算法的表達式為﹕u（t）=Kp[e（t）＋∫e（t）dt＋Td]式中：u（t）-調節器的輸出信號e（t）-調節器輸出的偏差信號﹐它等于測量直与給定數值之差Kp-調節器的比例系數TI-調節器的積分時間常熟數Td-調節器的微分時間常熟數在數字調節系統中﹐上述公式還要進一步換算。1T1de(t)dt以下是伺服驅動器H軸調整的參數-----ˇ×48位置決定了寬度11-----ˇ×1200ω10-----ˇ×0.81β9-----ˇ×0.46α8OK/NGˇ0.00230.0023±0.0001Kd7-----ˇ×170Ki6OK/NGˇ0.005580.0055±0.0005Kp5-----ˇ×163840000最高加速度4-----ˇ×1638400最高速度3-----ˇ×2控制模式2-----ˇ×3軸序號1判定CHECK設定值標准值檢查項目項目NO﹒注﹕在机器調式時﹐圖中“×＂處的行數字為不可調以下是伺服驅動器PID調整參數后的曲線。該曲線是可以采用的曲線。該曲線由上一葉表中參數輸入機器運行后產生。3.43.4RTRT運動控制分析運動控制分析3.4.1功能﹕實現12個吸嘴的公轉運動﹐以便進行換位操作吸嘴的換位轉角量為30度﹐每個吸嘴換位轉角累計量社為﹕ψ1､ψ2､﹒﹒﹒﹒﹒﹒､ψ12。當前狀態下ψ1=30度。RT123456987121110TOPVIEW貼片位置識別校正位置γψ3.4.2構成﹕RT軸構成詳見RT軸運動示意圖所表示。RT軸系統主要由﹕軟件､電子､机械三個部分組成﹐各個組件敘述如下表。RT軸系統組成單元一覽表轉角函數﹕RT檢測函數﹕Frt原點檢測﹕ORG從動軸角度檢測﹕伺服電机﹕ACSERVOMOTORSGMAH－01AAAG141HYASKAWAELECTRIC876r/min伺服電机編碼器：ENCODER驅動器：SGDS-04A01AR200V,YASKAWAELECTRICRT從動軸編碼器﹕ENCODERRE93－1024T01﹐SONYPRECISIONTECHNOLOGY光電傳感器：EE-SX672AOMRON對射型，精度：μ級（0.001）原點檢測RT-org同步帶輪傳動﹕1套同步齒輪﹕PULLEY節距P=3,z1=30,z2=48齒帶:TINGBELT303－3GT-12UNITTA節距P=3﹐z=101﹐B=12軸﹕SHAFTRT從動軸軟件電子機械RT軸運動示意圖功率伺服驅動器信號電路CPURT位移函數緩沖區貼片數据RT軸進給量θ編碼器伺服電機E同步齒帶﹕Z1＝30Z2＝48RT換位角度﹕12個吸嘴，30度轉角主動輪從動輪ME編碼器12個吸嘴換位識別用光電傳感器（一個﹕ORG）同步齒帶伺服電機RT從動軸HeadSUB3.4.3控制原理同H軸。為了控制貼裝頭公轉ψ角的精度﹐特別安裝了一個編碼器RTD﹐以便保証吸取片和吹片的角度精度。以下是伺服驅動器RT軸調整的參數注﹕在機器調式時﹐圖中“ד處的行數字為不可調以下是伺服驅動器PID調整參數后的RT曲線。該曲線是可以采用的曲線。該曲線由上一葉參數產生。3.53.5RNRN運動控制分析運動控制分析3.5.1功能：實現吸嘴的自轉運動﹐以便校正偏角。吸嘴的自轉轉角量γ來源于零件相机對零件偏角的識別量λ。RT123456987121110TOPVIEW貼片位置識別校正位置γψ3.5.2構成﹕RN軸構成詳見RN軸運動示意圖所表示。RN軸系統主要由：軟件､電子､機械三個部分組成﹐各個組件敘述如下表。RN軸系統組成單元一覽表轉角函數﹕RN檢測函數﹕FRN原點檢測﹕ORG伺服電機﹕ACSERVOMOTORSGMAH－A5AAAG141HYASKAWAELECTRIC1000r/min伺服電機編碼器﹕ENCODER驅動器﹕SGDS-02A01AR200v，YASKAWAELECTRIC光電傳感器：EE-SY672OMRON反射型﹐精度﹕μ級（0。001）原點檢測RN-org同步帶輪傳動﹕1套同步齒輪﹕PULLEY節距P=3﹐z1=30z2=48齒帶:TINGBELT303－3GT-6UNITTA節距P=3﹐z=101﹐B=6直齒圓錐齒輪傳動﹕GEARZ1=88,Z2=26軟件電子機械RN軸運動示意圖3.5.3控制原理應同H軸。以下是伺服驅動器RN軸調整的參數注﹕在機器調式時﹐圖中“ד處的行數字為不可調以下是伺服驅動器PID調整參數后的RN曲線。該曲線是可以采用的曲線。該曲線由上一葉參數產生。3.6VAC運動控制分析3.6.1功能﹕實現吸嘴的吸片和吹片運動。3.6.2構成﹕VAC構成詳見吸片與吹片工作示意圖所表示。Z軸系統主要由﹕軟件､電子､机械三個部分組成﹐各個組件敘述如下表。VAC系統組成單元一覽表位移函數：PUu､PUl檢測函數﹕電磁杆回程檢測﹕PUSHERUPPERBACKWARDDETECT電磁杆回程檢測﹕PUSHERLOWERBACKWARDDETECT零件檢測﹕NOZZLEBACKWARDDETECT電磁杆﹕PLUNGER2套光電傳感器﹕EE－SX670AOMRON對射型﹐電磁杆回程檢測2個傳感器光線﹕sensorfiberkeyence1個吸嘴氣閥﹕机械真空管MEC－VALVEXT34－201－X5SMC12套吸嘴﹕NOZZLE12套軟件電子機械吸片與吹片工作示意圖3.6.3運動原理元器件吸取開關元器件貼放開關負壓區接口要吸的元器件正壓區接口容器元器件吸取后的狀態元器件吸取開關元器件貼放開關負壓區接口要放的元器件容器元器件貼放后的狀態正壓區接口吸嘴吸片與吹片工作示意圖元器件吸放過程說明﹕（1）元器件吸取過程﹕a､PUSHERUPPER通＋48伏電。b､PUSHERUPPER操縱杆向前推﹐轉動杠杆逆時針轉﹐形成圖中狀態。c､真空閥吸取開關被打開。d､吸嘴容器與正壓區隔离﹐与負壓區接通﹐容器室負壓形成。e､元器件被吸起。f､PUSHERUPPER通-12伏電。g､PUSHERUPPER操縱杆向后退祇原位﹐系統保持吸取狀態。注﹕吸嘴在未接触到元器件之前﹐元器件就被吸起﹐所以又叫吸片。（2）元器件貼放過程﹕a､PUSHERLOWER通＋48伏電。b､PUSHERLOWER操縱杆向前推﹐轉動杠杆順時針轉﹐形成。圖中狀態。c､真空閥貼放開關被打開。d､吸嘴容器與負壓區离﹐与正壓區隔接通﹐容器室正壓形成。e､元器件被吹下。f､PUSHERLOWER通－12伏電。g､PUSHERLOWER操縱杆向后退祇原位﹐系統保持貼放狀態。注﹕元器件在未接触到PCB之前﹐就被吹下﹐所以又叫吹片。